DE10243983B4 - Method and device for the early detection of a generator defect - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Früherkennung eines Generatordefekts an einem Generator (1) mit Generatorregler (4) zur Einstellung der Generatorausgangsleistung, wobei der Generatorregler (4) einen in einem Erregerkreis (7) angeordneten Schalter (6) mit einem vorgegebenen Tastverhältnis (DF) ansteuert, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermitteln des Tastverhältnisses (DF), – Ermitteln des im Erregerkreis (7) fließenden Erregerstroms (Ierr) – Erkennen eines Generatordefekts auf der Grundlage des Tastverhältnisses (DF) und des Erregerstroms (Ierr), – wobei ein Generatordefekt erkannt wird, wenn der Erregerstrom bei vorgegebenem Tastverhältnis (DF) außerhalb eines tolerierbaren Bereichs liegt – und diese Erkennung mittels Schwellenwertüberwachung erfolgt, – wobei die Schwellenwerte für den Erregerstrom oder das Tastverhältnis oder ein aus diesen Werten gebildetes Verhältnis im System hinterlegt sind.A method for the early detection of a generator defect in a generator (1) with a generator controller (4) for setting the generator output power, the generator controller (4) controlling a switch (6) arranged in an excitation circuit (7) with a predetermined pulse duty factor (DF), characterized by the following steps: - Determining the duty cycle (DF); Determination of the excitation current (Ierr) flowing in the excitation circuit (7) - Detecting a generator failure on the basis of the duty cycle (DF) and the excitation current (Ierr); a generator defect is detected when the excitation current for a given pulse duty factor (DF) is outside a tolerable range - and this detection is done by means of threshold monitoring, the threshold values for the excitation current or the pulse duty factor or a ratio formed from these values are stored in the system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Früherkennung eines Generatordefekts an einem Generator mit Erregerkreis gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Erkennung eines Generatordefekts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.The invention relates to a method for the early detection of a generator defect on a generator with excitation circuit according to the preamble of patent claim 1, and to a corresponding device for detecting a generator defect according to the preamble of
Eine frühzeitige Erkennung eines Generatordefekts ist insbesondere dann wichtig, wenn sicherheitsrelevante Einrichtungen am Generator angeschlossen sind, die von einem möglichen Generatorausfall betroffen sein können. Gerade in Kraftfahrzeug-Bordnetzen, in denen in der Regel eine Vielzahl sicherheitsrelevanter Einrichtungen, wie z. B. Fahrdynamikregelungssysteme, ASR-Systeme oder andere sicherheitsrelevante Steuerungen angeschlossen sind, kann durch einen Generatorausfall, aber auch schon durch eine Generator-Minderleistung aufgrund eines Generatordefekts, ein erhebliches Sicherheitsrisiko entstehen.An early detection of a generator defect is particularly important when safety-related devices are connected to the generator, which may be affected by a possible generator failure. Especially in motor vehicle electrical systems, in which usually a variety of safety-related facilities, such. As vehicle dynamics control systems, ASR systems or other safety-related controls are connected, can result from a generator failure, but even by a generator underpower due to a generator defect, a significant security risk.
Es ist bereits bekannt, Generatorfehler durch Schwellenwertüberwachung der Netzspannung (Spannung des vom Generator versorgten Netzes) festzustellen. Dabei ist es jedoch nur möglich, gravierende Generatordefekte und insbesondere den Totalausfall des Generators, z. B. aufgrund einer elektrischen Unterbrechung oder eines Kurzschlusses im Läufer, festzustellen. In diesen Fällen sinkt nämlich die Netzspannung drastisch ab und unterschreitet vorgegebene Schwellenwerte, wodurch ein Generatordefekt erkannt werden kann.It is already known to detect generator errors by threshold monitoring of the mains voltage (voltage of the network supplied by the generator). However, it is only possible serious generator defects and in particular the total failure of the generator, eg. B. due to an electrical interruption or a short circuit in the runner, determine. In these cases, the mains voltage drops drastically and falls below predetermined threshold values, whereby a generator defect can be detected.
Nicht erkannt werden dagegen weniger gravierende Generatordefekte, wie z. B. Teilkurzschlüsse oder erhöhte Widerstände im Erregerkreis des Generators, die ebenfalls zu einer Minderleistung führen, die sich aber noch nicht so stark auswirkt, dass die genannten Schwellenwerte für die Netzspannung unterschritten werden. Diese weniger gravierenden Fehler stellen jedoch erste Anzeichen für einen möglichen späteren Ausfall des Generators dar. Bislang ist es noch nicht möglich, derartige Generatorfehler zu erkennen.Not recognized, however, are less serious generator defects, such. B. partial short circuits or increased resistances in the exciter circuit of the generator, which also lead to a reduced power, but which does not affect so much that the mentioned threshold values for the mains voltage are exceeded. However, these less serious errors are the first signs of a possible later failure of the generator. So far, it is not yet possible to detect such generator errors.
Aus der
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Die
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der solche weniger gravierenden Generatordefekte festgestellt werden können.It is therefore the object of the invention to provide a method and a device with which such less serious generator defects can be detected.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1 and in
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, den im Erregerkreis des Generators fließenden Erregerstrom sowie das zugehörige Tastverhältnis zu ermitteln, mit dem ein im Erregerkreis angeordneter Schalter (Endstufentransistor) angesteuert wird. Auf der Grundlage des Tastverhältnisses und des Erregerstroms kann ein Generatordefekt bereits vor dem völligen Ausfall des Generators erkannt werden.The essential idea of the invention is to determine the exciting current flowing in the field circuit of the generator as well as the associated pulse duty factor with which a switch (output stage transistor) arranged in the excitation circuit is driven. Based on the duty cycle and excitation current, a generator defect can be detected even before the generator completely fails.
Bei einem funktionsfähigen Generator steht der Erregerstrom immer in einem vorgegebenen Verhältnis zum aktuellen Tastverhältnis. Verschiebt sich dieses Verhältnis, so weist dies auf einen Generatordefekt hin.With a functioning generator, the excitation current is always in a predetermined ratio to the current duty cycle. If this ratio shifts, this indicates a generator defect.
Ein Teilkurzschluss zwischen mehreren Wicklungen des Erregerkreises beispielsweise verändert den Gesamtwiderstand des Erregerkreises und hat somit Auswirkungen auf den im Erregerkreis fließenden Erregerstrom. Ebenso hat eine Veränderung des Übergangswiderstandes (z. B. durch Korrosion) zwischen einer Schleifkohle und einem Schleifring eines Generators mit Erregerwicklung im Läufer, wie z. B. einem Klauenpolgenerator, eine Veränderung des Gesamtwiderstands des Erregerkreises und somit eine Änderung des im Erregerkreis fließenden Erregerstroms zur Folge. Der Erregerstrom, der sich aufgrund unterschiedlicher mechanischer Effekte oder Alterungserscheinungen ändern kann, gibt somit Aufschluss über den Generatorzustand.A partial short circuit between several windings of the excitation circuit, for example, changes the total resistance of the exciter circuit and thus has an effect on the exciting current flowing in the excitation circuit. Similarly, a change in the contact resistance (eg, by corrosion) between a carbon brush and a slip ring of a generator with excitation winding in the rotor, such. As a Klauenpolgenerator, a change in the total resistance of the exciter circuit and thus a change in the exciting circuit flowing excitation current result. The excitation current, which can change due to different mechanical effects or aging phenomena, thus provides information about the generator state.
Stellt sich bei einem vorgegebenen Tastverhältnis ein Erregerstrom ein, der außerhalb eines noch tolerierten Bereichs liegt, so kann auf einen Generatordefekt geschlossen werden. Diese Erkennung erfolgt üblicherweise durch Schwellenwertüberwachung. If, at a given pulse duty factor, an excitation current that is outside a still tolerated range is present, it is possible to conclude that there is a generator defect. This detection is usually done by threshold monitoring.
Die entsprechenden Schwellenwerte, z. B. für den Erregerstrom, das Tastverhältnis oder ein aus diesen beiden Werten gebildetes Verhältnis sind vorzugsweise im System hinterlegt.The corresponding thresholds, e.g. B. for the excitation current, the duty cycle or a ratio formed from these two values are preferably stored in the system.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verhältnis aus dem aktuellen Erregerstrom und dem aktuellen Tastverhältnis gebildet und dieses mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen.According to a preferred embodiment of the invention, a ratio of the current excitation current and the current duty cycle is formed and compared with predetermined threshold values.
Vorzugsweise werden bei der Bestimmung des Generatorzustands weitere Faktoren berücksichtigt, die den Erregerstrom beeinflussen. Dadurch können äußere Einwirkungen von internen Defekten besser unterschieden werden.In the determination of the generator state, further factors which influence the excitation current are preferably taken into account. This makes it easier to differentiate external influences from internal defects.
Einer dieser Einflüsse ist die Temperatur und insbesondere die Generatortemperatur, die einen Einfluss auf den Gesamtwiderstand des Erregerkreises und somit auf den Erregerstrom hat. Die im System hinterlegten Schwellenwerte sind somit vorzugsweise auch eine Funktion der Temperatur.One of these influences is the temperature and in particular the generator temperature, which has an influence on the total resistance of the exciter circuit and thus on the exciter current. The threshold values stored in the system are thus preferably also a function of the temperature.
Ferner wird vorzugsweise die am Erregerkreis anliegende Erregerspannung berücksichtigt, da die Erregerspannung den Erregerstrom ebenfalls beeinflusst.Furthermore, the excitation voltage applied to the excitation circuit is preferably taken into account, since the excitation voltage likewise influences the excitation current.
Neben dieser elektrischen Überwachung kann auch noch der mechanische Zustand des Generators, insbesondere der Zustand der Generatorlager überwacht werden. Dies kann z. B. durch eine Geräuschmessung mit Schwellenwertüberwachung oder durch Vibrations- bzw. Beschleunigungsmessung erfolgen. Ergeben sich beispielsweise in einem bestimmten Drehzahlbereich des Generators anomale Vibrationen, kann dies durch einen Beschleunigungssensor erfasst und ein mechanischer Generatordefekt festgestellt werden.In addition to this electrical monitoring, the mechanical state of the generator, in particular the condition of the generator bearings, can also be monitored. This can be z. B. by a noise measurement with threshold monitoring or by vibration or acceleration measurement. If, for example, abnormal vibrations occur in a certain speed range of the generator, this can be detected by an acceleration sensor and a mechanical generator defect can be determined.
Bei Feststellung eines Generatordefekts wird vorzugsweise eine Generator-Fehlermeldung, beispielsweise durch optische oder akustische Anzeige, ausgegeben. Im Falle eines Bordnetzgenerators eines Kfz kann beispielsweise auch ein Eintrag in eine elektronische Mängelliste erfolgen. Dabei sind je nach Schwere des Defekts unterschiedliche Einträge denkbar.Upon detection of a generator defect, a generator error message is preferably output, for example by visual or audible indication. In the case of a vehicle electrical system generator, for example, an entry in an electronic list of defects can be made. Depending on the severity of the defect, different entries are conceivable.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die Verbraucher
Bei dem Generator
Der Generatorregler
Während der Lebensdauer des Generators
Zur Früherkennung solcher Generatordefekte ist eine Einrichtung
Um einen Generatordefekt festzustellen, bildet die Einheit
Die Schwellenwerte sind z. B. ebenfalls in der Einrichtung
Da der Gesamtwiderstand des Erregerkreises
In diesem Fall wird der Einrichtung
Bei Feststellung eines Generatordefekts kann die Einheit
Dabei wird in Schritt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Generatorgenerator
- 22
- Verbraucherconsumer
- 33
- Batteriebattery
- 44
- Generatorreglerregulator
- 55
- Erregerwicklungexcitation winding
- 66
- Endstufenschalteramplifier switch
- 77
- Erregerkreisexcitation circuit
- 88th
- Verarbeitungseinheitprocessing unit
- 99
- Strommesserammeter
- 10–1410-14
- Verfahrensschrittesteps
- Ierrierr
- Erregerstromexcitation current
- UerrUerr
- Erregerspannungexcitation voltage
- DFDF
- Taktsignalclock signal
- UN U N
- Netzspannungmains voltage
- SS
- Schalterswitch
Claims (7)
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